露天矿山生产规模范文

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.067

在研究露天矿三大工艺联系配合的过程中，需要解决的问题是比较多的，本文主要从设备选型与配套问题研究入手，了解露天矿生产工艺。

1 当前我国的露天矿工艺设备问题和发展方向

相关调查结果表明，我国当前存在的露天矿有上千个，相应的设备也比较多，且设备总重量接近七十万吨。结合露天矿工艺设备水平看的话，可以总结出三大问题和现状：

第一，在我国当前的露天矿工艺生产当中，小型矿是比较多的，相应的工艺设备质量也是比较差的，矿山工人数量比较多，劳动量也比较大，必须进行矿山改造和设备完善，实现机械化开采和生产，从根本上提升露天矿生产水平和能力。

第二，对于我国当前一部分中型及大型露天矿来说，机械化程度往往是很高的，但相应的技术水平比较低，装备也很落后，还存在很多落后的国内设备，质量是非常差的，不利于后期的露天矿生产。

第三，对于我国当前的一些大型露天矿以及特大型露天矿来说，都已经开始应用新型设备，比如大斗容挖掘机以及大马力推土机，且这些设备往往都是从外国买入的。对于我国当前的露天矿成套设备来说，主要包括牙轮转机、潜钻孔、挖掘机、自卸汽车、推土机、装药机、电动轮汽车、大型翻斗车等，用这些设备来装备露天矿山[2]。

对于当前我国露天矿山工艺设备的应用和发展来说，特点是比较明显的，主要包括两大特点，第一，牙轮钻机推广应用范围越来越大，从根本上解决了设备落后、设备质量低的问题；第二，随着汽车运输行业的不断发展以及电动轮汽车的广泛应用，我国露天矿运输作业水平不断提升，汽车运输露天矿已经变得很普遍。

随着我国设备质量得到了提升，设备机械化程度也加大，但我国露天矿开采技术装备还是比较落后的，还存在比较多的选型配套不科学的问题。主要表现在两大方面，第一，露天矿工艺设备规格等级太小，无法和矿山生产规模相匹配；第二，露天矿工艺过程设备之间匹配不合理，无法从根本上提升设备的应用效率。

2 露天矿工艺设备选型

对于露天矿所需的设备来说，其种类以及规格是多样化的，只有科学应用工艺设备，才能从根本上提升生产效率，降低设备投资金额和相关费用。

影响设备选型的因素是比较多的，主要包括因素。第一，资源条件相关因素；第二，地形、交通、气象等因素；第三，矿山规模以及产量；第四，设备配套使用不合理；第五，设备技术水平、备件供应、保养；第六，设备投资以及生产所需费用；第七，卫生以及安全技术要求；第八，盲目应用外国设备。

在明确相关因素和我国机械工业委员会选定设备型谱的基础上，最终制定了露天矿工艺设备选型方案具体如下图1所示。

总之，基于当前我国露天矿工艺设备选型的现状，大型露天矿山建设力度越来越大。我国相关人员必须着力抓好两大等级设备配套以及质量攻关，这个等级设备配套是以4米3电铲和10米3电铲为主的，前者包括100毫米潜孔钻，60、100吨翻斗车，180、220马力推土机，250毫米牙轮钻，20/32吨自卸汽车，100、150吨电动车；后者包括310毫米牙轮钻，100吨电动轮汽车，5平方米前端式装载机，320马力推土机，60吨自卸汽车。

3 露天矿工艺设备组合配套方案研究

针对露天矿来说，制定相应的工艺设备组合配套方案是非常重要的，这不仅会影响相应的投资，还会影响相应的生产技术经济指标。所以，必须从多个设备组合配套方案中选出最合理的方案，不仅要保证其技术上的最优化，还要保证其经济上的最优化，这是每个矿山技术人员应注意的问题。

在选取最优化露天矿工艺设备组合配套方案的时候，必须把矿山生产规模当作最初出发点，以此来确定矿山工艺设备的最终等级，还要把设备装卸过程当作最核心的过程，明确与设备装卸对应的设备穿孔、运输以及其他辅助设备。在相关工艺设备选型过程中，必须了解它们相互之间的关系。选型离不开配套，配套如何又决定了设备选型如何。结合该原理，必须设计出相应的工艺设备组合配套方案。

4 结语

综上所述，大量实践研究结果表明，对于露天矿山来说，如果出现工艺配合不合理问题的话，会导致生产力浪费的问题出现，这是比较常见的。要想解决该问题，必须加大对露天矿工艺设备选型以及配套的研究力度，合理进行设备选型以及配套，及时完成生产任务，完成相关技术指标，从根本上提升生产效率和设备运用效率。

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1生产能力动态综合优化方法

矿山生产能力动态综合优化主要分为三步:规模方案制定、进度计划编排及经济效益分析。规模方案是优化的基础，其合理性制约着后期工作。本文在参考传统矿山规模预测方法基础上，根据矿山实际情况进行规模方案制定。利用先进快捷的MineSched软件编排进度计划，根据其可视化效果控制排产进度，最后计算分析各方案经济效益指标并确定矿山规模。

1．1规模方案制定目前在设计中广泛应用按储量保证服务年限确定露天矿的生产能力［3］，矿石生产能力与储量保证服务年限关系如下。式中A为矿山生产规模，万吨/年;T为矿山服务年限，年;Q为露天境界内工业储量，万吨;η为矿石损失率;ρ为贫化率;K为资源储量备用系数，露采矿山一般取1．1～1．3。矿山生产规模受矿山服务年限及贫化、损失率制约，其中贫化、损失率可由对比及经验方式获取，因此确定A值即是寻找T值。确定开采周期的方法主要有国内经验值法、国外经验公式法以及类比法等。1)国内经验值法。表1为设计手册推荐的金属类露采矿山合理服务年限值［6］。根据推荐的服务年限值，带入公式(1)可得到此时的矿山极限生产规模A1。2)国外经验公式法。经济学家Taylor根据多年的设计经验，对于矿山经济寿命与资源储量的关系归纳为下列经验公式。该式实际上是经验上的储量、矿山生产规模及矿山经济寿命之间的匹配关系［3］。依公式(1)、(2)可得出不同储量下的矿山经济寿命及合理生产规模之间的关系，如图1和图2所示。已知矿山境界工业储量便可得到最小生产规模A2和最大生产规模A3。3)类比法。类比法也是矿山规模确定的一种有效途径，根据相近矿种、储量规模、剥采比、岩性等条件通过类比可获得可能的生产规模A4。

1．2进度计划编排开采顺序和开采工艺是组成进度计划的基础元素。矿岩不同的开采顺序不仅影响均衡剥采比，还会影响出矿品位，进而影响经济效益，因此在排进度计划之前必须根据矿山实际情况优化开采顺序和开采强度，最后根据一定的排产原则及开采工艺参数对各规模方案编排进度计划［7］。MineSched是较为专业的矿山进度计划编制软件，其工作基础是已进行物理属性、品位及经济参数赋值后的矿床块体模型，所有操作过程都是对块体模型的再编辑，将时间属性赋予每个矿岩块，最终以三维实体模型、块体模型及报表形式输出结果，用于计算分析［8－9］。

1．3经济效益分析IRR是使项目从开始建设到寿命期末各年净现金流量现值之和等于零时的折现率，其经济涵义是指以投资项目所承担的最高资金成本来反映的报酬率，反映了投资的使用效率，被普遍认为是一种比较科学的投资方案评价方法［10］。内部收益率的计算公式如下。式中t为项目计算期;(CI－CO)t为第t年的现金流量，其中CI为现金流入量，CO为现金流出量。

2应用实例

2．1矿山概况某矿为一大型、隐伏～半隐伏斑岩型铜矿床，矿体埋藏浅，矿床水文、工程地质条件简单，环境地质条件良好，适于露天采矿。根据矿山地表数据及原始勘探数据，建立图3所示的矿床块体模型，该模型已具有物理属性、品位及经济参数等信息。

2．2规模方案该矿属有色特大型露天矿山，根据表1，其合理服务年限应大于30年，矿石开采损失率取4%，贫化率为3%，资源储量备用系数取1．1，根据矿山储量，当年工作时间330d时，由式(1)可得此时极限规模A1为11．31万吨/天。由Taylor经验公式计算得A2、A3分别为11．3万吨/天、8．41万吨/天。根据以上计算可知，该矿估算产能空间在(8．41～11．31)万吨/天。矿山预选的单套选矿设备能力为7．5万吨/天、5万吨/天两种型号，以5万吨/天选矿设备能力为步距时，式(3)中的X取值3．41，考虑到经验估算的不确定性及规模效应的存在，Y取值8．69，可确定4种规模方案，即5万吨/天、10万吨/天、15万吨/天、20万吨/天。以7．5万吨/天选矿设备能力为步距时，可确定3种规模方案，即7．5万吨/天、15万吨/天、22．5万吨/天。

2．3进度计划矿山以中间山沟为界分为东西两部分，东部矿石品位高、上部剥离少，列为前期主采区。矿体沿中间山沟有出露，该区域覆盖层较薄，故开采推进顺序为东部由西往东、西部由东往西。在保证备采及开拓矿量的前提下，尽量压低前期剥离量。工作面宽度不小于80m，工作线长度不小于200m，台阶高度为15m。选场设备分批投入，投产年每年投入一套选矿系列，其选矿能力利用系数取0．8，例如15万吨方案，分两年投入两套选矿设备，第一年一个7．5万吨/天系列，则第一年产能为6万吨/天，第二年投入第二套设备，其中第一套系列已可达产，则此时产能为13．5万吨/天，其他方案亦同。利用MineSched软件，根据上述原则及参数对矿区编排进度计划。图4所示为15万吨方案经排进度计划后输出的矿床块模型，不同颜色表示不同开采年采剥的矿岩块。

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中图分类号:TD235文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)21-0084-02

中深孔爆破在露天矿山,特别是采石场的分台阶开采和分层开采中已经得到了广泛的应用,也是国家安监总局重点推广的中小型露天采石场开采技术。但采用正规的分台阶开采必须要求矿山坡度不能太陡,一般不要超过30°角,才能在开采过程中创造出最小工作平台并把公路开拓到每一个开采平台。且其基建工作量较大,需要较大的投资。受地形及经济条件的影响,很多乡镇采石场一时难以实现分台阶开采和分层开采。近几年来,中深孔爆破被引进到安全小平台开采方法中,解决了自然坡度较陡的中小型采石场开采设计难题,取得了较好的经济效益,大大提高了采石场生产的安全性。

1中深孔爆破技术简介

1.1中深孔爆破的特点

中深孔爆破是指炮孔直径大于50mm,炮孔深度超过5m的炮孔爆破。它的应用建立在露天矿山,采矿必须遵循自上而下的开采顺序,自上而下的开采顺序从根本上杜绝了从底部开采造成松石悬顶和边坡过于高陡。中深孔爆破方法是在露天采场的平台面上,根据最小抵抗线的大小和爆破经验,按一定方式布置较多的炮孔,进行较大体积的爆破。中深孔的药柱均匀装药,各炮孔炸药微差分段起爆,具有爆破的作用力均匀,振动小,爆破量大,爆破效果好,爆破次数减少,飞石不远,爆堆相对集中,爆破后的边坡基本没有浮石等特点。钻孔采用大中型机械设备成孔,比如潜孔钻机、小型牙轮钻机等,近年来轻型潜孔钻机的出现弥补了中小型采石场中深孔爆破成孔机械的空白。中深孔爆破便于采用先进的爆破技术,如毫秒微差爆破、宽孔距小抵抗线爆破、预裂爆破等技术的应用,不仅可以显著改善岩石爆破质量,降低大块率,同时还可以明显降低爆破噪音、冲击波等有害效应,缓解与附近居民的矛盾,促进和谐社会建设。中深孔爆破可以提高钻孔的延米爆破量,降低采石采矿的综合成本,提高行业的经济效益。

1.2中深孔爆破的优点

中深孔爆破能够整体改变矿山安全生产状况。露天矿山中深孔爆破技术必须分台阶自上而下开采,使用潜孔钻穿凿炮孔,并实行多排多孔控制爆破。因此,露天矿山实行中深孔爆破,解决了露天矿山不分台阶开采和浅孔爆破两大问题,能够整体改变矿山安全生产状况,有效预防和控制事故的发生。目前,已经推行中深孔爆破开采技术的地方,露天矿山安全事故都有不同程度的下降。

中深孔爆破能够保障矿山从业人员的安全。中深孔爆破,必须使用潜孔钻向下穿凿炮孔,而潜孔钻的使用必须有工作台面。因此,露天矿山实施中深孔爆破,就必须实行自上而下的分台阶开采,从根本上改变了高陡边坡、一面墙、掏底崩落等不安全的违规开采方式,消除了矿山作业人员在不安全状态下冒险作业的行为,可以有效预防和控制矿山开采中高处坠落、坍塌、浮石打击等事故的发生,从而使从业人员的安全有了根本的保障。

中深孔爆破能够保障矿山爆破安全。中深孔爆破技术采用的是科学先进的爆破方式,从技术上保障了矿山的爆破安全。能够提高矿山生产综合效率,促进露天矿山的发展。实施中深孔爆破,不仅在改变矿山传统开采和爆破方式,改善矿山安全生产条件,而且对于整合矿产资源,扩大生产规模;减轻劳动强度,提高生产力;降低生产成本,提高经济效益;控制矿山开采次生灾害,保护生态和周边环境等各方面都能够起到很好的效果。

2露天矿山安全小平台开采方法

2.1适用条件

安全小平台开采方法主要适用于岩面高度在50m以内,矿体产状较平稳,地表覆土较薄,地质条件简单,断层、裂隙不发育或较少发育的矿山。开拓系统简单,只需把公路开拓至采场底部,上山时设有人行便道即可,所以特别适用于地势较陡难于公路开拓的小型矿山开采。

2.2采剥方法

矿山生产过程中必须遵循“采剥并举,剥离先行”的原则进行。采剥方法采用纵向采剥方法,在采剥工作面推进方向上划分为一定厚度的采掘带,开采时先把表土剥离,剥离应超前采矿工作面5m。采用安全小平台采矿方法进行开采,具体施工方法如下:

(1)采用高阶段小分层从上到下按分层高度打倾斜炮眼,通过合理布置炮眼位置,确定适宜的装药量,并选定反向微差爆破工艺,使布置在同一采掘工作面上的所有炮眼一次性起爆,直接把岩面矿石一次性掀落到采场帮底部(料场)。大块矿石经二次爆破后,用汽车将矿石运至加工场加工成矿产品。

(2)采用有规则安全小平台自上而下分层开采,每一采掘带上一分层开采爆破后,可形成宽度为4～6m的安全小平台,当进行下一分层凿岩工作时,作业人员直接在该安全小平台上进行作业。

(3)按采掘带顺序,前一采掘带开采至帮底后,再进行后一采掘带上分层的开采,直到采矿工作面推进至最终边坡止。每个采掘带的开采重复以上第(1)、(2)点工作。

(4)当采矿工作面推进至最终边坡时,应用浅孔(孔深

2.3凿岩爆破

采用高阶段小分层从上到下按分层高度打倾斜炮眼,通过合理布置炮眼位置,确定适宜的装药量,并选定合理的爆破工艺,使布置在同一采掘工作面上的所有炮眼一次性起爆,直接把岩面矿石一次性掀落到采场帮底部,以减少高差运输。

3中深孔爆破技术在安全小平台开采方法中的应用

3.1安全小平台开采参数

(1)阶段高度:阶段高度一般为50m。如果矿山开采深度大于50m,可以分几个阶段进行。

(2)分层开采高度:利用中深孔爆破分层开采高度一般为10m。

(3)采掘带厚度:根据钻孔直径确定爆破最小抵抗线长度,采掘带度度一般为两倍最小抵抗线长度,即每轮起爆可以布置两排炮孔。

(4)安全小平台宽度:由采掘带厚度及工作台阶坡面角而定,一般稍大于采掘带厚度。

(5)每次采掘崩矿工作面长度:按年产量而定,一般为20～100m。

3.2凿岩设备

中深孔爆破安全小平台开采方法采用倾斜中深孔崩矿,二次爆破用浅眼爆破或用冲击设备解体大块矿石。

在矿山,中深孔爆破一般采用潜孔钻机、小型牙轮钻机等,但这些传统的中深孔成孔设备体积较庞大,需要较大的安装空间才能使用,而且价格昂贵,一般的中小型石灰岩矿山难以购买。近年来市场上出现了轻型潜孔钻机的,如KSZ100型气、电动潜孔钻机系列,其体积小,只要一个三角架就能支撑机体。钻孔直径范围为80～130mm,孔深为25～30m。钻进速度为50m/台班。其技术参数基本符合安全小平台开采的爆破参数要求,这为中深孔爆破技术在安全小平台开采方法中的应用创造了物质条件。

3.3爆破参数

爆破器材选用2#岩石硝炸药、导爆索或导爆管反向爆破方式起爆。爆破技术参数如下:

(1)最小抵抗线:W=(20~30)D(D为钻孔直径);

(2)底盘抵抗线:WP=W/sinα(α为工作坡面的坡面角);

(3)炮孔间距:孔距a=R・W(R―为炮孔邻近系数,取1～1.5);

(4)炮孔排间距:排距b=(0.9~0.95)WP;

(5)炮孔直径:D大于50mm(中深孔);

(6)分层高度:H=10m;

(7)钻孔超深:L′=(0.05~0.30)W;

(8)钻孔长度:L=H/sinα+L@;

(9)堵塞长度:L2=(0.9~1.0)WP;

(10)装药长度:L1≤L-L2;

(11)单孔药量:Q1=K・a・H・WP(K为单位炸药消耗量系数),后排孔装药量应比第一排药量增加10%;

(12)单孔装药量的验证:根椐炮孔直径、装药长度及炸药体重来对单孔装药量的合理性进行验证,验证的装药量大于或等于单孔装药量时说明装药量计算合理。

3.4起爆网路及起爆顺序

为了减少爆破飞石对周边环境造成的危害,减少爆破对边坡的震动作用,限制或减弱爆破对边坡的破坏,采用微差爆破技术进行爆破。采用电力与导爆索混合网路进行起爆,即以导爆索组成的起爆网路由电雷管来起爆。每次布置两排炮孔,每排炮孔个数视生产能力而定。连接方式为排内串联,排间并联。同排炮孔为齐发爆破,各排孔采用微差起爆,第二排孔导爆索上连接一段单向继爆管,单向继爆管延时规格为30±10ms。

3.5中深孔爆破技术在安全小平台开采方法中应用的意义

中深孔爆破技术在安全小平台开采方法中的应用改变了以前浅孔爆破产能低的缺点,使在自然坡度较大的露天矿山也能使用较大型的机械设备开采,而且前期投资少,经济效益好,安全可靠,很适合乡镇中小型采石场开采利用。但在使用过程中必须注意几个问题:一是安全平台不宜设计过大,不然爆破难以把所有的矿岩都抛掷到采场底部,增加安全平台的清扫工作量;二是后排药量一定要比前排药量增大一定的比例,不然抛掷效果也很差,增大的比例按具体地质条件而定,最好是在生产过程中不断调整其参数,使爆破效果及抛掷效果都达到最佳状态。

参考文献

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中图分类号：C35文献标识码： A

一、露天采矿的技术方法

1陡帮开采

我国大部分大型露天矿已进入深凹开采，采场作业条件逐年劣化，采运设备陈旧老化，效率降低。而陡帮开采的方式具有初期剥离量小，基建工程量少，建设周期短和最终边坡暴露时间短等优点，因此要想从根本上改变矿业面貌，提升整体生产能力，必须依靠科学技术，提高科技贡献率，增强工企业活力，以求得可持续性发展。

2高台阶采矿

随着露天开采设备大型化的发展，国外一些矿山研究并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开采技术的研究起步较晚采用高台阶开采的露天矿不多，台阶高度最大也只有14m～15m。近几年来，我国大型露天矿装备水平有了很大提高，采10m3 以上的大型挖掘设备逐渐增多，为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术保证。

3露天采矿的爆破技术

爆破作业是矿山生产的重要工序。控制爆破技术广泛应用挤压、微差爆破、孔内微差爆破大爆区微差爆破等技术能够有效的解决难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题。此外，随着新型炸药以及爆破器材不断问世，比如铵油炸药及各种衍生含水炸药、防水浆状炸药、爆药雷管、电子雷管、塑料导爆系统、气爆系统等新型爆破器材的使用，有效地提高了爆破精度、改善了爆破质量、加强了爆破安全。

微差爆破

露天矿目前采用塑料导爆管非电起爆系统大区微差爆破技术。大区微差爆破一般1星期只需爆破1次，可满足采矿和剥离的需要，但受作业条件的限制，平时只搞小规模爆破，满足1 台电铲2～3 天的采剥量即可。爆破所用炸药为水胶炸药和2#岩石炸药。水胶炸药防水性能好，安全稳定、敏感性比2#岩石药差，孔内积水装水胶炸药，无水时装岩石炸药。装药方式为连续装药。由于水胶炸药价格大幅度上涨，袋装乳化炸药，在一定程度上降低了因炸药价格上涨造成的成本提高的幅度。引爆器材为非电系统塑料导爆管，具有传爆稳定，抗杂散电流、静电、射频电，抗水性能好的优点。导爆管与雷管、联接传爆元件、引爆元件组成导爆管非电起爆系统。起爆形式采用大孔距小抵抗线起爆形式，孔内微差，孔外分区（规模较大时采用），排间微差时间控制在45ms左右，这样可以较好地破碎岩石，降低爆破震动效应。炮孔充填用牙轮钻屑，充填深度6m 左右。

预裂爆破

为了减轻爆破震动对边坡的影响，并保证每个台阶坡面平整，临近边坡采用预裂爆破。用现有的牙轮钻机在每个平盘的境界线的坡底线打垂直孔孔深为台阶高度，孔距2.5m～3.5m，空气间隔不偶合袋装乳化炸药，导爆索捆扎药卷同段微差导爆管起爆。

4排土技术

排土技术是露天采矿过程中必不可少的生产工序，它不仅关系生产规模的扩大，而且体现着运输和排土的技术经济效果。排土方式取决于开拓运输方式，而排土场的稳定性及病害治理则是排土场能否长久使用的关键。矿采用汽车推土机排土方式，该方式具有机动灵活、爬坡能力大等优点，适用于任何地形条件，可堆置山坡形和平原形排土场，即高台阶和多台阶排土场且排土线路建设快、投资少、容易维护，其排土工艺和土场技术管理也比较简单。在排土过程中，该矿采用灵活机动的排土方法，有单台阶排土，高差达80m 以上的，也有多台阶分层排土，每层20m～30m 不等。按每个土场布置一台堆土机配合汽车排土作业。排土运距最长的3.6km，最短的也有2.4km，排土量近几年在7Mt～8Mt 以上，最大高差达130m 以上线路坡度达8%。露天矿排土技术与排土场治理发展趋势有3 个方面，一是采用高效率的排土工艺，提高排土强度；二是增加单位面积的排土容量，提高堆置高度，减少排土场占地；三是排土场复垦，减少环境污染。

二、露天采矿技术发展与趋势分析

目前，随着矿业资源本身的需求增多，以及工装设备的不断发展，国内外对于露天矿的开采技术发展也进行了一场深化的改革。从技术上来讲，开采规模不断扩大、生产连续化程度提高，装备更加现代化。采用的几种主要的开矿技术都有了明显的改革提升。随着我国对资源与环境的保护政策不断加强，在未来的露天开矿中，开始走向绿色环保的道路，建立了低能耗高效率的先进工艺流程，做到少排放，多生产，既不对环境产生较大的破坏，同时满足市场的需求

开采顺序由单一的纵向布置向横向布置方式发展，施行强化开采，提高工作线推进速度，为资源均化搭配创造条件。采用组合台阶、分期开采、陡帮开采，以便均衡生产剥采比。除了技术的发展外，还有设备多样化发展趋势。另外国外在露天采矿时特别注意对自然环境的保护，我国在未来的露天采矿中，也需要坚持低能耗、高效率技术理念，保持周围的景观不受严重影响。

三、露天采矿设备的发展趋势：

1.近年来，采矿设备一直朝向大型化方向发展。

1.1露天装载设备的斗容不断增大。大型露天矿山装载设备主要包括：电铲、液压挖掘机和轮式装载机。电铲一直是大型和特大型露天矿山的主导装载设备，哈尼希费格公司生产的P＆H5700型电铲的斗容量为53.5m3，我国太原重机生产的具有自主知识产权的电铲WK-55的斗容量达到55m3。液压挖掘机和轮式装载机具有很多优点，如投资少、设备更新快、易于实现无级调速和控制等。随着科技的进步，液压挖掘机和轮式装载机也在不断推出大斗容的产品，进入大型露天矿山的施工现场。小松公司生产的PC8000挖掘机斗容量达到48m3，卡特彼勒公司生产的Cat994轮式装载机斗容量最大达到31m3。

1.2.露天运输设备的吨位不断增大。汽车具有爬坡能力大、转弯半径小的优点。汽车运输机动灵活，特别适合需要均衡配矿和多点作业的矿山，成为现代露天矿山的主要运输方式。为适应露天矿山大型化发展的需要，矿用汽车的有效载重也在不断提高，卡特彼勒公司生产的Cat797矿用汽车有效载重达到326t，利渤海尔公司生产的T282电动轮矿用汽车有效载重达到327t。

2.露天采矿设备向智能化发展

随着现代技术的发展，车载视频系统已经开始应用于露天采矿业，为安全生产提供了强力的保障。GPS系统的应用，大大提高了露天矿山测量的效率，同时也提高了准确度；现代汽车安全技术极大地提高了采矿设备的安全生产系数。除此之外，露天采矿设备也开始向着人性化发展方向迈进。随着电子技术的发展，更多的自动控制技术、电子信息技术与网络技术开始应用于设备性能提升上，对自动化水平的提升、安全防护以及智能化发展提供了更加全面的思路。通过计算机与网络技术，对矿山三维空间进行描述，建立生产管理系统，指导设备进行精确开采。在露天采矿的设备与生产管理中，增强智能化系统研究，促进了生产力的提升。

随着矿区地形的复杂多变，存在当前设备不能满足生产需求的问题，这就需要采用特定化的设备与工装。设备生产企业面对市场需求，也在不断开发个性设备，在较短的制造周期内设计生产完成需要定制的设备，满足多种情况的露天采矿。露天采矿设备的个性化发展已经不再只是单纯的开采设备，而针对主要设备、辅助设备以及其他工装等进行的全面生产方案制定。设备服务商不但需要保证设备的性能与使用需求，同时对与设备相关的配套均需要进行进一步研究，协助采矿单位完成整体开采流程最优化，达到共同双赢的目的。个性化、全面化设备是未来生产力提升的关键，单一的产品不再满足社会经济发展的需求

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1 露天采矿技术概述

1.1 露天开采技术、工艺更加成熟

目前，我国有大约80%的大型露天矿已经进入到深凹开采的阶段，这就造成了作业环境的日益恶化，而且受到开采技术条件以及设备生产能力的影响，开采效率低，成本高。因此，为使这一现状得到有效的改善，必须要从提升露天开采整体生产能力的角度出发，充分运用科学技术，促进开采效率的提升。分期开采陡帮扩帮技术具有初期剥离量小、基建工程量小、建设周期短等特点，在露天开采工程中获得广泛的应用。

1.2 爆破技术

爆破作业是露天开采中一道重要的工序，逐孔起爆技术、大区间微差爆破、孔内微差爆破、控制减震爆破技术等都得到广泛的应用，并且使难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减震问题得到了有效的解决。随着各种新型的炸药以及爆破器材的产生，如：铵油炸药及各种衍生含水炸药、防水浆状炸药、非电导爆管、数码雷管等，新型爆破材料和器材的运用使得爆破精度不断提高，爆破质量也不断提升，在爆破安全方面也获得了更为有效的保障，大型露天矿山穿孔爆破工艺数字化系统研究和应用，实现了传统穿孔爆破工艺技术的变革。

2 露天采矿技术及设备发展历程

当今，露天开采技术又上了一个新的里程碑，以下就对相关的一些技术介绍给大家，希望对大家有所帮助。

2.1 穿孔爆破技术

以往传统的穿孔爆破工艺技术，被使用在上个世纪美国等发达国家的采矿作业中，这种技术运用的设备较简单，且价格便宜，因此被广泛应用在中小型的露天矿山。随着爆破技术和相邻学科的发展，特别是岩体结构力学、岩石动力学、断裂损伤力学和计算机模拟爆破技术的发展，使爆破理论的研究更实用化、系统化了，穿孔技术的核心部分已经逐渐向自动化功能不断延伸和发展。

2.2 采装运输工艺技术

装运工程技术的发展是在设备连续化发展的基础之上进行的，在电铲和液压铲的共同施工的条件下，对露天矿山进行开采作业，这种设备的性能特点使其具有很大的产能和可靠性。运用在矿山地质软、硬两种土岩中，同时这种设备的灵活性比较好，且价格低廉，受到广大矿山开采商的青睐。

3 露天分期开采陡帮扩帮技术，开采工艺已基本成熟，运输方式走多样化、高效化的特色

3.1分期开采陡帮扩帮是相对于全境界而言，其特点是临时工作帮坡角一般在20?～35?之间，有时也可以达到40?以上。而传统的水平分层采剥法的工作帮坡角缓，当采用汽车运输时Φ=12?～18?。缓帮开采的主要特点是：基建剥离工程量大，投产时间、新水平准备时间长，生产剥采比大，初期投资高，经济效果不佳，边坡暴露时间早，维护工程量大。而分期开采陡帮扩帮法是把采场分成采矿区段和扩帮剥岩区段，采矿工作面和扩帮工作面分别在不同标高各自进行独立作业，其间留有较陡的工作帮，并同时保证采矿和扩帮相适应。分期陡帮扩帮法的最大优点是可降低露天矿的初期生产剥采比，减少基建剥离量，早见矿、早投产，推迟剥离洪峰，有利于矿山的发展。

3.2 高台阶开采

露天矿高台阶开采理论，是将露天矿的台阶高度从现在的10m～15m提高到30m～80m，中心目的是为了提高露天矿的开采强度，减少采准工程，提高效率，减少同时工作台阶数，提升集中化开采程度。而建立新的露天开采模型和工艺技术，如何在高台阶的条件下研发出全新的穿孔爆破设备和工艺技术，制造出高效，挖掘高度高的采装设备，国内外的经验证明，露天矿实行高台阶开采，可以增加分层矿量，加快下降速度，相应提高露天矿的生产能力，减少剥岩工作水平数，有利于集中作业，减少采场内运输线路修筑和维修工作量。本人认为，根据我国露天矿大型化改造的客观条件，台阶高度要逐步过渡到15m，并进行18m段高试验是可行的。

4 露天采矿设备的未来发展方向

4.1 设备逐渐大型化

就矿业本身而言，一座大型矿山开采时要动用大量的人力物力，管理不好会造成很大的浪费，正是考虑到这一点，我们对于矿业的开发开采要不断推广机械化、自动化、大型化和智能化。这样做即有效地提升了工作效率，也是矿业发展的必然趋势。在采用先进的大型设备的同时我们不能满足于现状，要大力的推动改革创新，真正做到改革完善发生在我们身边时时刻刻，只有这样才能不断的推动技术的不断地发展，才会有更先进的设备产生，更先进的技术来替代传统的技术。

4.2 设备应用智能化

实现矿山的基础信息采集、传输、存储和表述的数字化，矿山地质测量过程的可视化、数字化，开采设计、生产计划编制的数字化和生产经营参数的最优化，生产调度指挥的数字化是矿山信息化的发展方向。通过将采矿设备的智能化与目前的电子信息化相连接，促进采矿系统的功能更加完善、健全。

4.3 露天采矿设备的不断发展促进了采矿工艺技术的革命

随着露天采矿设备向着大型化和智能化的方向不断发展，要求新的采矿工艺技术要适应大型化、集中化、智能化的作业条件，矿山的运输系统要向连续化和半连续的发展方向进行研发。

4.3.1 穿孔设备的大型化和智能化升级为在露天矿推广应用大区间微差挤压爆破技术提供了前置条件

随着大型智能化钻机不断投入使用，使钻孔效率、精度不断提高，大区间微差爆破技术和压碴逐孔起爆技术得到广泛应用，改善爆破质量，减少了爆破频率，提高了爆破效率和生产效率。

4.3.2 应用深凹露天矿新的高效工艺技术改造老矿山

提高露天矿的最终边坡角，采用并段或多级并段的靠帮工艺，采用高台阶或分条开采（多分期开采）技术以提高工作帮的帮坡角，降低生产剥采比，节约建设成本和生产成本，是露天矿建设和发展的方向。我国露天采场最终边坡角一般均小于45?，比国外同类矿山小5 ?左右。

4.3.3 积极改造现有凹下露天矿山的运输系统，积极发展联合运输

首先是在深凹采场，采用间断―连续生产工艺，使用胶带运输机运输矿岩，在采场内设半固定破碎站，如大孤山铁矿，石人沟铁矿已建成，并发挥重要作用。其次，对现在使用铁路运输的采场，增设转载站，采用铁路―汽车联合运输；对于采用单一运输的采场，当延深高差大时，可考虑汽车―胶带联合运输系统。

4.3.4 增加露天矿山开采的安全性

大量的大型露天采矿设备的投入和使用，大大减少了设备的投入总量，降低采场内

的设备密度，减少操作人员，一般可使人工费降低 20%以上。 同时，随着设备的安全功能和相应安全功能的可靠性的不断改善，使露天开采的本质安全不断提高。

5 结语

随着科学技术的不断进步，露天采矿工艺技术也在不断的变革，采矿设备也逐渐向着大型化和智能化方向的发展，设备的不断进步同时又促进了采矿工艺技术的不断变革。采用高效率大型采、装、运矿山设备，逐步实现矿山辅助作业机械化，逐步缩小和发达国家的差距，通过对老矿挖潜和技术改造，保持和扩大现有矿山的生产规模十分重要。

参考文献：

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1.简述采矿工程中岩体力学的特点

①采矿工程多处于地下较深处，而其它地下工程多在距地表较近（几十米）的范围内；②对矿山工程，只要求在开采期间不破坏，在采后能维持平衡状态不影响地表安全即可，故其计算精度、安全系数及加固等方面均低于国防、水利工程的标准；③矿山地质条件复杂，又受矿床赋存条件限制，故采矿工程的位置选择性不大，同时采掘工作面不断变化，因而采矿工程岩石力学具有复杂性的特点。

在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。

2.岩石力学在采矿工程中的应用

岩石力学理论服务于采矿活动，其目的有四个方面。

（1）充分利用地壳内部各种应力来进行落矿、运矿以减少崩矿费用。

（2）尽可能地减少工程量，降低采矿成本。

（3）控制崩落矿石块度，减少二次破碎

（4）最大限度地提高生产规模，创造矿山经济效益。

2.1矿山地应力场测量

地应力是存在于底层中的天然应力，它是引起采矿水利水电、土木建筑、铁道、公路和其他各种地下或露天沿途开挖工程变形和破坏的根本作用力，是实现采矿和岩土开挖设计和决策科学化的必要前提。对于矿山设计来讲，只有掌握了具体工程区域的地应力条件，才能合理确定矿山的总体布置，选取适当的采矿方法，确定巷道和采场的最佳断面形状、断面尺寸、开挖步骤、直呼形式、支护结构参数、直呼时间等，从而在保证围岩稳定性的前提下，最大限度地增加矿石产量，提高矿山经济效益，实现采矿工程的优化。

目前普遍采用的地应力测量方法有应力解除法和水压致裂法两大类。其中，套孔应力解除法是发展时间最长，技术比较成熟的映众地应力测量方法。在测定原始应力的适用性和可靠性方面，目前还没有那种方法可以与之相比。据统计，在全世界已经获得的地应力测量资料中，有80%是有应力解除法测得的。对于矿山来讲，采用应力接触法更有得天独厚的条件。因为矿山有系列的航道、硐室可接近地下测点，而不需要向水压致裂法那样必须打专门的钻孔才能到达测点。因而对矿山地应力测量而言，采用应力解除法是最经济和可靠的。

2.2地下矿山采矿设计优化

矿床的形成过程、赋存状态和开采稳定性均受地应力场的控制。为此，必须以地应力为切入点进行采矿设计优化。即：根据实测地应力和扎实的工程地质、水文地质及矿岩物理力学性质等基础资料，以及实际的矿体赋存和开采条件，通过定量计算和分析，选择合理的采矿方法，确定最佳的开采总体布置、采场结构管参数、开采顺序、直呼加固和地压控制措施，实现安全高效的开采目标。

2.3大型深凹露天矿边坡设计优化

我国一大批大中型露天矿山已经或即将由山坡露天开采转为深凹开采。随着边坡的价高架豆，边坡稳定性维护的难度越来越大，边坡滑移和倾倒破坏事故的发生日益频繁，严重威胁矿山的安全生产，制约矿山生产能力的提高。但是另一方面，对于大型露天矿山，提高边坡角有事减少剥离和生产成本的重要手段。

国内外边坡稳定性分析和设计的传统方法是极限平衡法，这是一种静态的确定性分析方法，而实际的边坡状况是岁开采过程不断变化的，是动态的不确定性的；该方法是基于土力学理论提出来的，不能考虑实际的岩体条件，如断层、节理的存在，同时也不考虑地应力。而实际上这些对边坡的稳定性和破坏起控制作用。因而该方法度山坡露天矿设计可能是适用的，但对深凹露天矿设计并不适用。

为了克服传统的极限平衡分析方法的不足，必须采用现代的科学技术，充分考虑地应力的作用和实际的工程岩体条件，通过定量的计算分析，实现边坡设计的优化。具体的试试路线为：采用数值模拟和极限平衡分析相结合的方法，对不同边坡角和边坡设计方案进行定量的计算和分析，在保证安全的前提下，尽可能低提高边坡角，减少剥离量，尽可能地减少生产成本，增加矿石产量和矿山效益。

2.4深部开采动力灾害预测与防治

深部开采动力灾害，包括岩爆、矿震、冲击地压，是深部开采中可能遇到的突出问题。

目前的研究技术路线为：从扎实的现场地应力测量、工程地质调查、岩石力学实验和现场检测资料的采集入手，以能量聚集和演化为主线，揭示岩爆发生的机理及其与采矿过程、地质构造和岩体特性的关系，对岩爆发生的时间、空间和强度进行定量的预测；将预测和防治、地下河地面、生产安全和环境安全融为一体进行评价和研究。

3.岩石力学在采矿工程中的发展趋势

岩石力学已经广泛应用到了采矿工程中的各个领域，而且其研究理论正在不断创新，研究手段也日新月异。随着我国矿产资源的续开发，在采矿工程终将会遇到条件更复杂、拿督更大的岩石力学问题，因此，岩石力学与工程学科的理论水平和工程能力都有待进一步提高。

岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此，岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，提出了大量的岩体力学问题。由于岩体中具有天然应力、地下水等，并发育有各种结构面，所以它不仅具有弹性、脆性、塑性和流变性，而且还具有非线弹性、非连续性，以及非均质和各向异性等特征。对于这样一种复杂的介质，不仅研究内容非常复杂，而且其研究方法和手段也应与连续介质力学有所不同。

今天，由于矿产资源勘探开采、能源开发及地球动力学研究等的需要，工程规模越来越大，所涉及的岩体力学问题也越来越复杂。这对岩体力学提出了更高的要求。 [科]

【参考文献】

[1]李佃平，郭晓强，窦林名，韩荣军，刘衍高，刘辉.防冲煤柱合理宽度的确定方法研究及应用[J].金属矿山，2011（08）.

[2]刘金龙，陈陆望，王吉利.考虑温度应力影响的立井井壁强度设计方法[J].岩石力学与工程学报，2011（08）.

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中图分类号TD98 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）86-0039-01

大型露天矿成套设备在国内外有着广阔的市场前景。到2010年我国露天煤矿的生产规模将达到2亿吨以上，全国露天煤矿远景生产能力将达到5亿吨～7亿吨。预计在十一五末到十二五期间，我国将建设平朔东、胜利东二号、白音华、朝阳等大型露天煤矿和金属矿山十余处，再加上国外乌兹别克、哈萨克斯坦、巴西、澳大利亚等露天煤矿项目的信息。

国内外大型露天煤矿对这一成套装备的市场需求量将超过400亿元。此外，加上国内外金属、非金属矿山需求，市场总量将达到800亿元以上。另外大露天矿成套装备需要大量的配套产品，可以拉动原材料、机电配套、电子电控等一系列产业，形成新型的产业链条，每年预计可新增产值50亿元～80亿元，对区域经济增长具有强有力推动作用。

大型露天矿成套设备主要由牙轮钻机、潜孔钻机、现场混装炸药车、大型单斗挖掘机、大型矿用电动轮自卸车、大型矿用拉铲、斗轮挖掘机、自移式（或半移动式）破碎站、自移式（或半移动式）转载机、大型矿山移置式带式输送机、可移置式驱动站、分流站、重型卸料车、大型排土机等重大装备组成。美国、德国等西方国家十分重视大型露天矿成套设备的开发、推广和使用。德国KRUPP公司、英国MMD公司已经研制成功大型露天矿成套设备，并且已经有数套业绩。其中一套应用于我国伊敏河露天煤矿。

我国对大型露天煤矿开采设备有着巨大的市场需求，但目前国内企业还无法提供该成套装备。国外公司垄断着国内国际市场，攫取高额利润。

另外，从保障国家能源安全与国防安全的角度考虑，大露天矿设备的自主研发更有其深远意义。因为矿山开采涉及到我国能源布局与重要的地质水文等国土资源敏感信息，从国家战略安全着眼，此类项目不宜向国外公司公开或由国外公司直接参与，必须由国内企业独立完成，以确保国家国防安全和能源安全。

目前，我国已充分认识到自主研发该成套技术装备的重要性与紧迫性。《国家十一五规划》已将大型露天矿设备列为装备制造业振兴的重点之一；《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》将发展大型露天矿设备列为国家16项急需扶持的重大技术装备之一；去年出台的《装备制造业调整振兴规划》明确提到要“依托煤矿与金属采掘领域重点工程，有针对性地实现重点产品国内制造”；并且国家已将2000万t/a级以上大型露天矿山成套设备的研发列入十二五规划中。

现我们就大露天矿成套装备中的具体设备逐一进行分析。牙轮转机是露天矿单斗-汽车开采工艺的三大主力设备之一，功能是台阶松动爆破与边坡预裂爆破的炮孔钻孔工作。国外生产炮孔钻机的著名厂商美国BI公司和 美国P&H公司。其孔径已达φ349、φ406、φ444、和φ559mm，国内研制该产品有中钢衡重、江西南昌凯马有限公司，其孔径达φ310mm～406mm；现场混装炸药车，山西惠丰特种汽车有限公司是我国为矿用装药设备的主要供应厂家，其载重量达20t以上；大型单斗挖掘机最大能力已达55m3～80m3，主要分布在美国、日本、德国，国内该产品的生产厂家为太重；大型矿用电动轮自卸车主要生产国集中在美日等先进工业发达国家，最大能力已达360t，国内生产该产品主要有湘潭电机厂、本溪重型汽车厂、常州治金机械修造厂、内蒙古北方重型汽车股份有限公司等。

湘潭电机厂为其中佼佼者，最大能力达220t；大型矿用拉铲国外主要集中在美国BE公司和俄罗斯OMZ公司，其最大斗容已达169m3，国内研发该产品的单位有太重、中信重机，在十二五期间准备研制50m3～120m3的拉铲；斗轮挖掘机、自移式（或半移动式）破碎站、自移式（或半移动式）转载机、大型排土机等重大装备国外主要生产厂家有：KRUPP、TAKRAF等公司，其最大能力为斗轮挖掘机日产能力24万m3，破碎、转载能力达10 000t/h，排土能力为14500m3/h。国内北方重工等企业正在涉足上述产品。

牙轮钻机、潜孔钻机、现场混装炸药车、大型单斗挖掘机、大型矿用电动轮自卸车、大型矿用拉铲等大露天矿产品国内企业设计制造水平已经十分成熟；反观自移式（或半移动式）破碎站、自移式（或半移动式）转载机、履带运输车、可移置式驱动站、重型卸料车、大型排土机等露天矿重大装备的研发国内企业正处于成长阶段。

北方重工传统产业相关产品与自移式（或半移动式）转载机、履可移置式驱动站、重型卸料车、大型排土机等露天矿重大装备十分相似，以此为基础，北方重工对上述重大装备展开研发。

至目前为止，北方重工已经依托于鞍山齐大山项目及新疆别斯库都克项目自主研制成功了7800t/h能力的露天金属矿山用半移动式破碎站及1500t/h能力的露天煤矿用半移动式破碎站；排土机、履带运输车、转载机、大型矿山移置式带式输送机、可移置式驱动站、分流站、重型卸料车等设备依托于哈萨克斯坦、平朔、大唐等国内外项目，技术研发也有了实质的进展；

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中图分类号：X9-65 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0277-01

1 引言

矿山事故多发、重大事故频发、伤亡巨大和经济损失惨重一直是我国安全生产工作的重点[1]。党和国家非常重视全国金属非金属矿山的安全生产工作，同时在各级政府和企业的共同努力下，安全生产工作得到了很大的改善。但仍有部分金属非金属矿山开采不规范，工艺技术和设备落后，安全管理工作滞后，技术人员缺乏等，给安全生产工作带来很大的隐患，因此，在金属非金属矿山推行安全标准化势在必行。

2 安全标准化定义

安全标准化是指通过建立安全生产责任制，制定安全管理制度和操作规程，排查治理隐患和监控重大危险源，建立预防机制，规范生产行为，使各生产环节符合有关安全生产法律法规和标准规范的要求，人、机、物、环处于良好的生产状态，并持续改进，不断加强企业安全生产规范化建设[2]。

3 我国金属非金属矿山标准化的产生及发展过程

标准化是一项重要的、基础的管理和技术工作，是组织现代化生产的重要手段。上世纪80年代，冶金、机械、采矿等领域率先开展了企业安全生产标准化活动，分别推行了设备设施标准化、作业现场标准化和行为标准化。上世纪末，职业安全健康管理体系引入我国，使安全生产标准化不仅包括设备设施维护标准化、作业现场标准化、行为动作标准化，也开始了安全生产管理活动的标准化。

2004年8月开始，安监总局与南非国际风险控制协会建立与国际安全管理接轨的非金属矿山安全标准化体系展开合作，中国引进南非矿山标准化体系，通过安监总局直接领导，专家和相关单位参与标准制定，选择相关企业进行试点研究，开始了在中国矿山领域开展安全生产标准化工作。

2006年11月2日国家安全生产监督管理总局颁布了《金属非金属矿山安全标准化规范》（简称《规范》），并以安全生产行业标准（标准号为AQ2007―2006），于2007年7月1日起实施，《规范》结合矿山的安全生产实际与需求，针对金属非金属地下矿山、露天矿山、小型露天采石场和尾矿库4种不同的类型，分别制定了安全生产标准化实施指南。

为了便于矿山企业安全标准化工作的开展，规范安全标准化评定工作，2011年8月国家安全生产监督管理总局又制定了地下矿山、露天矿山、尾矿库和小型露天采石场这4类金属非金属矿山企业安全生产标准化评分办法。

至此，在金属非金属矿山企业创建安全标准化工作从国家政策法规方面已经基本完备。金属非金属矿山安全标准化创建过程按照“自愿与强制，监管结合、逐步推进”的原则，有计划，按步骤的在全国范围内开展[1]。

4 宁夏金属非金属矿山安全标准化建设

宁夏地区金属非金属矿山多为小微型露天矿山，调查显示：宁夏地区150家金属非金属矿山，其中年生产规模在50万吨以上的仅有7家（其中地下矿山1家），其余年生产规模都在50万吨以下。为了在宁夏地区开展金属非金属矿山安全标准化创建及达标工作，宁夏安监局在考虑国家安监总局的相关标准规范后，结合宁夏地区实际情况，制定了《宁夏回族自治区金属非金属矿山安全生产标准化评审标准》，此标准作为宁夏地区小微型露天矿山的评分标准。2011年，宁夏自治区人民政府下发了《自治区人民政府关于深入开展企业安全生产标准化建设的指导意见》（宁政发[2011]142号），同年，自治区安监局下发了《深入开展企业安全生产标准化建设实施意见》（宁安监办发[2011]193号）的文件，两个文件均对宁夏地区金属非金属矿山创建安全生产标准化达标工作提出了总体思路和工作目标，要求宁夏地区金属非金属矿山在2013年底前全部实现安全标准化达标工作。截止2013年底，宁夏达到金属非金属矿山二级企业的矿山共有7家（其中地下矿山1家），其余全部为金属非金属矿山三级达标企业。

5 存在问题及对策

5.1 存在问题

通过近几年在宁夏地区开展安全标准化工作，发现在标准化创建过程中主要存在以下几个问题：

（1）对安全标准化工作认识不足。大部分矿山对开展安全标准化工作重要性和必要性认识不足，未能理解开展安全标准化的意义，仅把取得安全标准化达标证书作为企业创建标准化的目的，存在“重考评，轻运行”的错误观念，而忽视了从根本上提高企业整体安全管理水平，缺乏主动开展标准化达标创建的积极性，造成企业安全管理主体责任不能真正落实。

（2）不能做到全员参与。部分企业主要负责人或其他管理人员认为，安全标准化工作是安全管理部门的事。不明白安全标准化管理是一个全员、全过程、全方位、全天候的安全管理和监督，在标准化外部评审中大多数员工不理解甚至不知道标准化的基本概念。

（3）对作业现场风险分析和规范化管理重视不够。部分企业认为标准化的内容就是一些制度的简单堆积。只注重制度、台账资料的制定，不重视作业现场风险分析和规范化管理，导致作业现场的风险管理控制、生产装置维护保养、职业危害因素检测和危险、有害因素告知等方面不符合要求。

（4）企业员工文化水平低，缺乏安全意识，实施标准化投入不足。部分企业由于规模小、实力差、人员少且安全意识淡薄，短期行为严重。导致企业安全管理混乱，安全资金投入不足、生产装置简陋，工艺技术落后，作业人员资格不符等现象存在。企业员工本身文化水平与所从事工作的危险性不相适应。尽管通过一定的教育培训能有所改善，但要促使其从被动地接受安全管理到真正主动参与安全标准化管理，其难度显而易见。企业开展三级安全培训教育因安全管理人员职业技能和培训教育设施的缺乏，仅停留在抄几张试卷而已。

（5）管理水平落后，技术人才缺乏。在安全生产上既存在重视不够的问题，也存在不会管、管不好的问题。虽对安全生产重要性有所认识，主观上想搞好安全生产，但对如何搞好安全生产缺乏相应的业务知识和管理措施，不熟悉国家的安全生产法律法规，不懂安全专业知识，又缺少专业安全管理人员和科学的管理方法。

5.2 对策

针对以上突出问题，对宁夏地区金属非金属矿山安全标准化创建提出以下措施：

（1）对企业来说，最主要的是提高认识，落实企业安全生产主体责任。对各矿山来说，应提高对安全生产标准化创建的认识，将被动创建转化为主动创建。企业创建安全标准化工作，领导重视是关键，开展安全生产标准化工作涉及到企业的全员、全过程和全方位，因此，只有企业主要领导高度重视，才能在人、财、物等方面给予支持和投人，才能实现安全标准化顺利达标，从本质上提高企业安全管理水平。

（2）对政府和安全监管机构来说，应做到严格监管，加强宣传。政府和安全监管机构应加强对有关评审单位进行规范管理。同时要深入基层、企业，加强对重点地区和重点企业的专题服务指导。要加强安全专题教育，提高企业安全管理人员和从业人员的技能素质。要充分利用各类舆论媒体，积极宣传安全生产标准化建设的重要意义和具体标准要求，营造安全生产标准化建设的浓厚社会氛围。要建立公告制度，定期安全生产标准化建设进展情况和达标企业、关闭取缔企业名单；及时总结推广有关地区、有关部门和企业的经验做法，培育典型，示范引导，推进安全生产标准化建设工作广泛深入、扎实有效开展。

全面推进金属非金属矿山安全标准化创建进程，建立安全、高效型企业。

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关键词： 露天矿；扩帮范围；剥采比；回归分析

Key words： open-pit mine；expansion scope；stripping ratio；regression analysis

中图分类号：TD801 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）29-0280-02

0 引言

河北省某铁矿山经过多年的露天开采，目前已开采至460m水平，露天矿可采出矿石量1459.7759×104t，按245×104t/a的生产规模进行生产，矿山可以服务5.96年。为了延长露天矿服务年限，为露天向地下的过渡赢得时间，进行了扩帮设计。该矿矿床厚度为135m，矿体平均倾角为75°，矿区地形最高标高为729m。目前的露天矿坑西帮陡峭，东帮较缓。扩帮设计范围以东帮为主，西帮的扩帮范围比较小。通过庙沟铁矿露天开采最终境界的勘探线剖面图可以看出，露天开采结束时，西帮残留大量的挂帮矿，如图1所示。根据规范，露天开采中境界剥采比不大于经济合理剥采比。在原扩帮设计可行性研究的基础上，结合矿山现有地形和安全高效开采的要求，在国家提倡可持续开发利用现有资源、避免资源浪费的大背景下，利用线性回归的方法，对西帮扩帮范围进行优化研究。

1 扩帮范围和境界剥采比的线性拟合

1.1 一元线性回归模型 在中钢设计院设计的庙沟铁矿露天矿最终境界的基础上，利用0号勘探线、2号勘探线和3号勘探线纵剖面图，通过面积比法，在西帮每个扩帮范围下进行境界剥采比的计算，如图2所示。扩帮范围和境界剥采比的计算结果如表1所示。

通过表1中的数据建立一元线性回归模型：

L=β0+β1n+ε（1）

Eε=0，D（ε）=σ2

其中β0和β1是未知参数，ε是随着n变化的不可观测的随机变量，是许多不可控制的随机因素的总和。

1.2 回归方程的建立 用最小二乘法来估计（LS估计）模型中的未知参数β0和β1，记

Q（β■，β■）=■ε■■=■（L■-β■-β■x■）■（3）

分别对■■和■■求偏导，令■=0（i=0，1），并用■■和■■代替β■和β■，最终得出■■=■（4）

■■=■-■■■（5）

其中■=■■L■，■=■■n■分别为L，n的均值。

代入表中数据可得■■=20.0512n，■■=-41.9821。

根据线性回归方程■=■■+■■n（6）

扩帮范围和境界剥采比的为■=20.0512n-41.9821。

2 显著性检验

以上是同过专业知识和散点图进行回归方程的建立，但是拟合值和观测值有一定的差距，需要对线性回归方程同实际观测数据拟合的效果进行检验。

由式（1）可知，当β■越大，L随n变化趋势就越明显，反之，L随n变化趋势就越不明显。特别当β1=0时，则认为L与n不存在线性关系。由于该回归方程的拟合度比较高，下面仅用相关系数检验法进行显著性检验。

首先对问题提出原假设和备选假设：

H0：β1=0；H1：β1≠0（7）

根据总离差平方和的分解公式LLL=Qe+U（8）

其中Qe=■（Li-■i）2被称为残差平方和，U=■（■i-■）2称为回归平方和，LLL=■（Li-■）2是总离差平方和。经计算U=■ ■■Lnn，则可以看出总离差平方和的后一部分是由回归直线引起的。因此U越大，Qe就越小，表示L和n的关系就越显著。如果■接近于1，则对拟合效果比较满意。令r2=■，r为相关系数，用r来刻画L与n之间的线性相关程度。对于给定的显著性水平α，r检验法的规则是：

当r>r■时，拒绝H0，否则就接受H0。这里r■满足

P（r？叟r■）=α（9）

代入表1中的数据，LLL=■（Li-■）2=163.3333，Lnn=■（ni-■）2=0.3085，U=■ ■■Lnn=150.0344；则

r2=■=0.9186 r=0.9584

令显著性水平α=0.01，样本容量为6，通过查表可得r■（6）=0.9172，r>r■（6）则L与n的相关关系是显著的，可以使用回归方程预测经济合理剥采比下的扩帮范围。

3 预测

利用回归方程预测经济合理剥采比下的扩帮范围，并给出置信水平为0.99的预测区间。该矿扩帮工程的经济合理剥采比为3.2，代入回归方程：

■=20.0512n-41.9821=22.0512×3.2-41.9821=28.58m

L的置信水平为1-α的预测区间为■-δ（n），■+δ（n）

其中δ（n）=■t■（6-4）■，■=■=1.8234，经查表t■（6-2）=4.6041，代入表1中数据和扩帮工程经济合理剥采比3.2可得：

δ（0.32）=1.8234×4.6041×■=9.07

L的预测区间为[19.51，37.65]。即在经济合理剥采比下合理的扩帮范围为[19.51，37.65]。

4 总结

①利用矿业工程中计算境界剥采比的方法，通过作图计算出不同扩帮范围下的境界剥采比。②对扩帮范围和境界剥采比进行线性回归运算，建立回归模型和回归方程，并对回归方程进行显著性检验。③预测扩帮工程经济合理剥采比下的扩帮范围，并给出预测区间，对该矿的扩帮生产具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]李瑞祥.安徽抛刀岭金矿露天开采境界的优化[J].矿业快报，2004（7）：25-27.

[2]曾芳金，黄凡.含隐伏空区的露天矿边坡稳定性及参数优化研究[J].矿冶，2009，18（3）：12-15.

[3]姜谙男，陈勇.矿山露天转井下境界顶柱的数值模拟优化方法[J].岩土力学，2007，28（4）：774-778.

[4]顾晓薇，葛舒，王青，等.露天金属矿境界优化实用算法[J]. 金属矿山，2010（10）：28-30.

[5]魏柄忠.论我国露天铝矿采场设计参数的正确选取及优化[J].轻金属，1999（3）：10-13.

[6]蒋志军，刘儒臣，曾庆田，等.南芬铁矿分期开采扩帮延深可行性研究[J].矿业工程，2008，6（6）：11-13.

篇10

1.脆弱性矿区生态环境现状分析

自然地理位置对矿山的生态环境影响很大，加之复杂的自然环境条件，不可避免会对矿区周围的生态环境，尤其是地质环境造成破坏。

露天采矿区大部分位于干旱、半干旱的生态脆弱区，海拔较高，气候干燥，气温年较差、日较差大，多大风天气。地形地貌复杂多样，其生态环境的基本特征是：干旱少雨，水资源短缺，森林稀少，植被覆盖率低；沙漠戈壁面积大，土壤贫瘠，大部分土地难以利用；水土流失严重，土地沙溴化、盐碱化加剧。恶劣的自然条件使露天采矿业始终面临着一些突出的生态环境问题。

缺少了优越的自然条件为物质基础，社会经济发展缓慢。人们的生产生活方式比较原始，人口素质及生产技术相对落后，基础设施建设不完善等等一系列现状。还处于掠夺式发展模式中，植被的乱采乱伐，过度放牧，资源的无节制开采，加剧了自然条件的恶化。

2.矿区生态环境保护存在问题分析

2.1 脆弱性矿区生态环境破坏的不可逆性

露采矿山在开发过程中，实施露天表土剥离、废石堆放、交通运输等都将破坏原始地貌、毁坏植被、改变地表和地下水均衡，污染空气。引发露天矿区生态环境的恶化，生态系统服务功能的减少，主要表现：一是植被的退化，采矿区和排土场的使用以及地面生产系统的建立必定会造成该区域地表植被的破坏。随着生产规模不断扩大，生产区域的植被破坏越来越严重，甚至造成原生植被的消失。二是水土流失加剧，基建期地基开挖及临时堆放弃土、采场的土层剥离、生产排土作业等扰动地表造成表土疏松裸露，造成水土流失，甚至因此所引起的自然灾害频发。三是污染物的排放，由于爆破、采掘、运输形成的粉尘较大，各种药剂的使用等都会污染原有的生态环境。

脆弱性地区露天矿开采带来的生物物种的减少甚至灭绝、植被的减少或是消失、水土流失加剧甚至因此所引起的自然灾害频发，以及各种废弃物对矿区生态环境所带来的污染负效应，破坏了原有的自然生态系统。也不可避免地引发周边生态系统的破坏。受自然条件限制，加之政策投入的不到位，这种破坏需要经过很长时间才能恢复，甚至很难恢复到原有的环境状态。造成了脆弱性露天矿区生态环境恢复的不可逆性。

2.2 环境保护意识及管理体制相对落后

我国是一个人口大国，自然资源人均占有量相对较少，正处于经济髙速发展期，而环境保护工作起步比较晚，管理手段也较为薄弱。环境保护意识还处于进一步提髙的转轨时期，远远没有跟上经济高速发展的步伐。

目前我国的环境监管是“由国务院统一领导、环境保护部门统一监管、各部门分工负责、地方政府分级负责”的管理体制，并逐步形成了“五级管理”“四级机构”的组织体系。该体制具有一定的合理性和有效性。然而也存在着不少的弊端，部门分散、地方分割、条块分离的现象比较严重。人员充足、技术设备好，对环境监管的执法能力比较强比较集中髙层的管理机构，而地方机构人员越缺乏，技术设备越差，环境监管的执法能力也越弱。因为环境本身具有外溢性和跨区域性等特点，各地区对于环境保护的态度就比较复杂，有些地区重视环保工作，有些偏重于局部、眼前的经济发展。由于环境的特殊性，很难全面衡量各地区治理环境的业绩，这就使得地方政府的环境保护流于形式。

2.3 脆弱性矿区生态环境恢复治理资金缺乏和技术落后

资金和技术是脆弱性矿山生态环境恢复的主要瓶颈。生态性脆弱的地区的露天矿山生态环境恢复问题，包括采掘区、排土区、尾矿等生态恢复需要大量资金。一方面由于早些时候人们的环境保护意识淡薄，环境监管体系不完善，也没有建立矿山环境恢复治理基金账户，致使一些历史遗留的矿山生态环境问题也需要现在治理。另一方面从企业角度讲，在没有监管或者监管不到位的情况下，企业为追求利益最大化还是会以牺牲环境利益为代价，不会积极主动地投入大量资金到生态环境的恢复治理中。所以，及时有效解决资金问题，是促进我国脆弱性露天矿山生态环境恢复治理工作顺利开展的关键因素。

脆弱性矿区的露天采坑、排土场和闭库后的矿山尾矿库好似小沙漠，随时会引发各种环境问题及地质灾害。在原生态环境比较脆弱的条件下，生态环境恢复不仅需要大量资金，还需要实用可行的技术措施。虽然社会上的环境保护评价和恢复治理专业技术参与到矿山企业的生态环境治理中，也提出了一些矿山环境恢复治理措施，但有些技术措施并不符合当地实际情况，受地区自然条件和社会条件的限制，有些技术措施因为实施成本过高也只能停留在文字上面，不能落到实处。脆弱性矿山生态环境问题因其地域、矿种和开采方式等方面的不同，所造成的生态环境问题及恢复措施也各有不相同。针对不同地区的生态环境污染与破环问题，在恢复治理方式和技术要点等方面要有不同的切实可行的技术措施。

3.脆弱性矿区生态环境恢复治理措施

3.1 建立健全矿山环境管理的体制

在目前经济髙速发展期且对环境治理投入有限的情况下，加强矿山环境保护管理体制的建设，依法规范矿山环境保护和治理行为，是控制矿山环境破坏的有效途径。目前有关矿山环境保护的法律法规比较分散，且不够具体，操作性不强。为使操作性更强，可以制定相关的细则和技术规范与标准，使矿山生态环境防治工作处处有法可依。

建立健全完善的矿山环境管理结构也是管理体制中的重要部分。包括政府部门和矿山企业内部均应建立专门的矿山环境管理机构，并配备有专业责任的管理人员。政府要充分利用其行政执法职能加大对矿山环境管理的监督，包括事前监督、事后监督、责任追究和执法检査等。借鉴国外先进管理模式，在矿山企业内部建立环境目标评估程序和决策模式，鼓励企业发扬主人翁精神，对企业自身的环境保护行为进行管理和反思，落实责任人对矿山生态环境治理的各项承诺，切实履行企业应尽的义务。此外，还应在管理机构及企业配备相应的专业技术人员，确保矿山生态环境防治工作科学开展。

3.2 脆弱性矿山生态环境恢复治理技术和方法

矿山生态环境恢复治理的技术方法一直以来是国内外专家学者研究的重大课题。目前较为成熟并被普遍采用的技术方法，如实施清洁生产工艺、土地复垦技术等，还有一些技术方法在实践中逐渐完善。针对脆弱性矿区生态环境问题，我们必须从源头开始控制污染与破坏，在矿产资源开发时，应使用清洁生产技术工艺，资源综合利用，减少污染物的排放和减轻对环境的破坏。采用一些对环境影响较小的绿色技术，比如采空区综合利用技术、原位浸出开采技术、无尾矿选矿技术、矿山土地复垦和生态重建技术等。

在脆弱性露天矿区土地复垦和生态重建技术的合理使用尤为重要。土地复垦和生态重建技术是针对破坏地表生态环境、水土流失、破坏地貌景观的环境问题所采取的植树、种草等措施恢复和改善矿山生态环境。它的显著特点是成本低、易操作、效果好，也是国内外治理矿山环境普遍采用的措施。在采取土地复垦和生态重建技术的同时，应结合所产生的环境问题，采用多种措施进行综合治理。

3.3 多元化资金筹措渠道

脆弱性矿山生态环境的恢复治理是一个持续攻坚克难的巨大工程，也是一个极其复杂的系统工程，涉及方面广、治理难度大。为此，矿区生态环境恢复治理的资金成为关键的问题。随着我国市场经济体制的建立，对于矿山生态环境恢复治理所需要的经费，按照“谁破坏谁治理，谁受益谁治理”的原则，我们可以考虑以下几种方式进行筹集。

（1）收取矿山生态环境恢复治理保证金。对新建矿山可以适当收取环境治理保证金，使矿山环境恢复治理有了第一笔保障基础资金。在有效的监督管理体制下，要做到专款专用。

（2）提取生态环境恢复治理基金。矿山企业可以从矿产品销售收入中逐次提取出部分资金，作为企业的生态环境恢复治理基金。矿山企业作为矿山生态环境破坏的直接制造者，必须对矿山生态环境的恢复治理负首要责任。企业在享受开发矿产资源权利的同时，也要承担相应的环境保护义务，如何在权利与义务中间权衡出最大的经济效益，成为矿山企业发展的重要经济技术指标。这也促使矿山企业在矿产资源开发初期就会努力减少对生态环境的破坏，把环境恢复治理的资金从源头上控制到最小范围内。从这方面讲，矿山企业提取生态环境恢复治理基金最有利于矿山生态环境治理。

（3）收取矿山企业的排污费。这有利于督促矿山企业减少对环境的破坏，如何将排污费真正投入到环境的恢复治理中还有待于进一步研究。

（4）从企业缴纳的资源税、资源补偿费等税费中划出一部分，建立矿山环境恢复治理和土地复垦基金。根据“谁受益谁治理”的原则，企业缴纳的资源税、资源补偿费等税费都是归国家所有，国家获得了资源税、资源补偿费等税费实质性收入，国家必然要承担矿山生态环境的恢复治理责任。按照收付对等原则，国家当然要支付矿山生态环境恢复治理费用。在一定程度上也有利于促进国家相应机构行使矿山环境治理监督权，从而有利于矿山生态环境的恢复治理。

（5）市场化筹资治理矿山生态环境。可以将矿山生态环境恢复治理作为资源进行开发，使其尽可能地产生经济效益进行市场化治理，将需要治理的矿山生态环境区域承包给个人或其他组织来治理、种植和经营。这样不但解决了矿山的生态环境恢复治理资金问题，还可以获得可观的经济收入。

3.4 采取切实可行的治理措施

尊重自然、协调环境，充分利用自然资源。采矿业是以开采矿产资源为目的，在原始自然环境中进行的。因此在进行矿产开发时，必须尊重自然、保护自然，尽量避免不必要的扰动自然环境。发挥自然的生态调节功能与机制，充分发挥自然系统服务功能。

科学开发，边开采边治理，推进绿色矿山建设。在矿山开发过程中，根据矿山地质环境现状制定矿山生态环境恢复治理方案，提出治理计划，及时落实，不留新的生态环境问题。

农业科技在矿山环境恢复治理中的应用。在矿山生态环境恢复治理和土地复垦过程中，因地制宜、发挥特色优势，引用一些农业技术及科研成果，种植一些有经济价值的农业作物。在治理生态环境的同时也提高了土地资源的高效利用。

篇11

1.1世界露天开采技术发展现状及特点

世界经济发达国家煤炭工业现阶段发展特点是，依据本国煤田赋存条件超前发展露天采煤，世界露天采煤量占总采煤量的比重不断增加。开采条件好的国家露天开采比重均超过50%。加拿大88. 0% 、德国78.3%、，美国61.5%、俄罗斯56.1% 、南非52.9% 。逐渐形成了各具特点的露天采煤工艺，其中具有代表性的有美国、澳大利亚、俄罗斯及印度。

1.2我国露天煤矿技术发展现状

我国煤炭储量中适合露天开采的储量有641亿t，按经济剥采比褐煤4.0、烟煤6.0计算， 露天可采的经济储量约460亿t，主要分布在内蒙、云南、山西、新疆4大地区。其中内蒙250亿t；云南100亿t；山西70亿t； 新疆30亿t（其他地区10亿t）。储量勘探程度较高，均为精、详查储量，分布地区处在煤炭工业建设重点西移的战略规划区，可供特大型、大型露天矿区开发。可见煤炭资源并不是制约我国露天采煤发展的因素。我国露天采煤发展几经曲折，产量比重始终停留在3%—4%。近年来，露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加，由2002年的4%左右提高到2010年的9%左右。

2.现阶段露天煤矿开采工艺的特点

目前，露天矿常用的开采工艺系统主要根据开采的物料流是否连续进行划分，分为间断式（ 亦称周期式）、连续式和半连续3 种，也有将其分为间断式和连续式2种的分类方法（ 如美国露天采煤工艺分类法）；也有根据开采工艺的主要环节（采掘、 运输、排卸）是否由不同设备完成分为独立式与合并式开采工艺系统两类。

露天煤矿开采工艺系统的发展主要取决于煤层的赋存条件和设备制造能力。 1980 年以来，我国新建的大型露天煤矿开采工艺系统的主要特点是：

（1） 剥离以单斗汽车工艺为主，5大露天煤矿（ 伊敏河、霍林河、安太堡、黑岱沟、元宝山） 均采用了此类工艺； 后续建设的露天煤矿也纷纷采用单斗汽车工艺系统用于剥离；

（2） 表土剥离在条件适宜的矿山采用了连续工艺系统， 例如黑岱沟、元宝山、哈尔乌素， 布沼坝；

（3） 煤炭开采以半连续工艺系统为主，表3所列生产能力在百万t 以上、开采深度超过100 m 的露天煤矿莫不如此；

（4） 大型矿山均采用了综合开采工艺系统，即单一矿山采用两种或两种以上开采工艺系统同时运行；

（5） 具备条件的矿山开始考虑引进大型拉斗铲倒堆工艺，如黑岱沟、哈尔乌素等；

（6） 开采运输设备大型化趋势加速，单斗挖掘机由过去斗容34 m3 提高到25～27m3；运输汽车载重由20～232t提高到154～2190t。

露天开采工艺系统的发展，取决于开采设备制造能力的提高程度。我国露天采煤的年生产能力在全国煤炭生产能力中所占比例不高，一方面是煤层赋存条件复杂，适合露天开采的储量比例不高；另一方面设备制造能力跟不上，国外设备占据大部分份额。实际上，我国探明适于露天开采的煤炭储量已经超过400 亿t，加快露天开采矿山的建设速度，提高资源的利用率，对于我国这样一个人口大国，资源人均占有量远不及世界平均水平的国家来说意义十分重大。

3.露天煤矿开采技术发展趋势

露天煤矿开采技术是露天采煤科技发展的主题， 露天采煤工艺是发展露天采煤技术的最活跃的因素， 露天采煤工艺和技术的创新， 则是露天矿安全及生产能力得以充分发挥的重要保证。大型、新技术、综合工艺、集约化生产、绿色环保开采、数字智能化管理是未来露天采煤工艺和技术发展的主要趋向。

3.1设备大型化、开采集中化、生产规模化

坚持对优势煤炭资源实行集中化开采， 发挥大规模生产的优势， 提高煤炭开采的经济效益，实行大集团经营战略， 实现高度集约化经营。由大型企业集团占有煤炭生产、销售份额，是煤炭集约化开发一个重要趋势， 露天开采可实现优势资源的集约化开采， 实现大规模生产的高效益。

3.2基于传统开采模式上的创新

随着与露天煤炭开采相关的科学技术的日新月异的发展，基于传统开采模式的创新是大势所趋。这种技术与矿山生产协调有序发展，将会越来越多的吸纳其他科研成果和技术手段，促使相关学科交叉融合，催生新兴科技成果与技术手段。如，露天煤矿时效边坡分析与二次设计技术，以往露天煤矿边坡采用静态、均一、永久性设计，端帮边坡角缓；端帮设置运输通道，边坡进一步变缓，造成端帮压煤，并且多占用土地。

3.3露天煤矿绿色开采技术

露天煤矿开采环境问题复杂、多样、特殊、敏感，由于特定历史因素影响对矿业城市地质环境和生态环境的影响和破坏非常巨大。露天煤炭绿色开采技术是未来露天煤炭开采技术的发展趋势。

3.4露天煤炭开采数字化、自动化

如今，已有多种新技术可以供应并且可以用于露天开采， 其中不仅有先进的数字计算技术设备，而且还有精密可靠的全球卫星定位系统、高速高频双向无线数据通信技术、平面显示器等等。同时，这些新技术乃是目前正在开发的各种矿山控制系统的基础。

矿山数字化是国家战略资源安全保障体系的重要组成部分，是评价矿山资源生态环境的重要数据基础。数字矿山建设是资源可持续发展的重要基石，是化解高危行业风险的根本途径。数字矿山是建立在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上的，由计算机网络管理的管控一体化系统，它综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素，使企业实现整体协调优化，在保障企业可持续发展的前提下，达到提高其整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。数字矿山的最终目标是实现矿山的综合自动化。

4 结语

近年来，我们欣喜地看到，我国露天煤矿开采技术取得了长足的发展和进步。一是露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加。二是露天煤矿开采特点正在向高度集中化、集约化方向发展，开采工艺正在向多样化、综合化和半连续化方向发展。露天煤矿开采工艺由以单斗—铁道运输为主导向以单斗—卡车运输为主导的开采工艺发展，尤其是连续开采工艺和半连续开采工艺得到了迅速发展，吊斗铲倒堆开采工艺受到重视并开始实施。三是露天煤矿开采装备正在向大型化、系列化、自动化方向发展。四是露天煤矿边坡稳定与安全技术也从初始阶段的认识不足、认识不清到越来越受到重视，边坡稳定技术与手段越来越成熟、先进、有效，保障了露天煤矿的安全高效生产。这些，对发展露天采矿理论和新工艺、新设备的研究具有重要意义。

参考文献：

[1] 骆中洲. 露天采矿学[M] . 徐州： 中国矿业学院出版社， 1986.

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中图分类号：TD43文献标识码：A

采矿设备是开采有用矿物和开采准备工作所用的机械设备，主要有开采金属矿石和非金属矿石的采掘机械；开采煤炭用的采煤机械；开采石油用的石油钻采机械等。无论是哪一种的开采，都离不开采矿设备，而为了提高生产效率，改善生产条件，现代采矿设备正逐渐由机械化向智能化方向发展。

采矿工业是国民经济发展的基础，也是我国重要的经济支柱产业，在工业社会中扮演着重要的角色，采矿工业所开采出来的矿产品是发展和建设社会主义物质文明的基础和关键，而采掘机械则是采矿工业的主要设备。采掘机械是主要用于井下和露天矿山开采的机械，包括钻炮孔用的钻孔机械；挖装矿岩用的挖掘机械和装卸机械；钻凿天井、竖井和平巷用的掘进机械等。矿业资源的开发利用依赖于采矿工业的科技进步，采矿工业的科技进步又主要取决于采矿装备的发展[1]。

一、科技加速采矿工业向智能化方向发展

随着经济与科技的飞速发展，采矿工业的机械化已被公认为可显著提高采矿的生产效率，但是不能简单地认为机械化就可以改变采矿工业在实际生产中的安全条件。在有些情况下，许多安全生产事故就是由取代人工作业的机械设备所引起的，当然，这里面也存在着除机械设备以外的环境因素。因此，为了提高采矿的生产效率，以及改善采矿的安全生产条件，催促着采矿工业向智能化方向发展。

采矿工业的智能化就是加速采矿工业由机械化向半自动化和全自动化方向发展，在一些高危作业中，采用自动化的“机器人”来操作，操作者可遥控指挥，这就要求操作者必须严格正确掌握现代采矿设备的使用知识与维修技术。

二、现代采矿设备发展的特点

在采矿工业由机械化向智能化发展的过程中，为了提高生产率，降低安全事故，产生更多的效益，其采矿设备正逐渐向大型化、专业化、自动化、灵活化等方向发展。

（一）大型化

采矿设备大型化、超大型化发展已经成为矿山机械行业的最新发展方向，因为大型机械化一般具有挖掘及破碎能力强、生产能力和自动化程度高、简化工艺流程和管理方便等特点，因而能够满足工厂生产规模日益扩大、降低生产成本、减少能耗、提高劳动生产效率和经济效益，所以，近年来矿山机械设备一直在向大型化方向发展。

而随着经济全球化的进一步发展，工厂对矿山资源的垄断日益加强，传统的小型机械设备很难满足企业生产的需求，必将导致采矿机械设备向大型化方向发展。如采剥设备电铲， 引进的电铲常见的有 395BI、XP2800 等， 它们的斗容为 32 m3， 而发展中的 495B 斗容为 36 m3，现在准格尔正在组装的拉斗铲， 其单斗斗容为 85 m3， 单台年生产能力为6 000 万 m3[2]。

（二）专业化

不同的采矿设备具有不同的结构和特点，因而在实际采矿作业中发挥着各自的不同作用。如破碎机主要用来破碎坚硬的石块，而卡车主要承担矿石的运输，电铲则担负着矿石的采掘。不同的设备，在采矿作业中承担着不同的作用，他们很难用于其它方面。

（三）自动化

在现代的采矿作业中，为了减少安全事故的发生，各企业在运用机械化的同时，逐步提高机械设备的自动化。自动化是指机器设备、系统或过程在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。如在采矿中，电铲、轮斗、破碎机等均采用计算机来控制，在未来的发展中，承担运输功能的卡车也有可能采用计算机来操作。

（四）灵活化

采矿设备在进行作业时，其作业面会不断的发生变化，这就需要采矿设备要能灵活的移动，特别是露天采矿设备。在露天开采生产中，工作面在不断的变化, 要求设备位置也要随之改变, 因此用于露天煤矿的生产设备,必须具有随时可以移动的功能[2]。

三、我国现代采矿设备取得了巨大进展，整体与国外存在一定差距

经过几十年的发展，我国的采矿设备取得了巨大成就。2012年，由徐工集团制造的徐工DE400电传动自卸卡车亮相上海宝马展。DE400具有容积大、负荷重、自重轻等特点，载重量可达400吨，相当于装卸六节火车皮标准总重。虽然体积庞大，但DE400行动却轻松自如，最高行驶速度50km/h，举升时间只需24s。而目前国外载重量最大的卡车卡特彼勒797型自卸载重车的额定载质量才只有360吨。在挖掘机方面，目前国外最大斗容的挖掘机为智力邱吉卡玛达矿山的P&H4100挖掘机，其斗容为43m3。而由我国太重集团研制生产的首台55立方米超大型挖掘机，其斗容可达56m3，它不仅是当今国内最大的挖掘机，同时也是当今世界上最大的挖掘机。

在大型采矿设备方面，我国虽然取得了长足进展，在某些方面领先于世界，但总体来说，我国采矿设备与国外相比还存在一定差距。要达到世界先进水平，第一，国家要政策扶持，采取倾斜政策；第二，国有大中型企业要抓住国企改革的机遇，立足高起点，掌握高科技，把我国大型采矿设备搞上去[3]。

四、我国现代采矿设备整体较差，开采技术有待提高

采矿工业是全球经济发展的支柱产业，我国矿产资源丰富，是世界采矿大国之一。矿业资源的开发利用依赖于采矿工业的科技进步，采矿工业的科技进步又主要取决于采矿装备的发展。而目前，我国金属矿产资源贫矿多、富矿少；小矿多，大型、特大型矿少，矿产资源缺口严重，[4]总体来说，我国现代采矿设备整体较差。

从装备水平来看，我国现代矿山装备大致可分为三种类型：(l)小型矿山装备水平低，多数工序为笨重体力劳动；(2)中型及部分大型矿山机械化程度较高，但设备落后，基本是60年代国产设备；(3)少数大型矿山采用70年代以来研制的设备，如牙轮钻机、电动轮汽车、大斗容挖掘机、大功率推土机等[5]。

近年来，随着我加大国对科学技术的投入，我国矿山开采技术有了较大发展，主要体现在以下几个方面：

（一）爆破技术

目前我国露天矿主要采用牙轮钻钻凿炮孔和潜孔钻进行爆破。应用挤压爆破、微差爆破、孔内微差爆破、大爆区微差爆破等技术，解决了难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题[4]。

（二）无废开采技术

无废开采就是在矿山的开采中不产生废弃物，达到对矿产资源的充分利用，提高工厂的生产效益，而且由于这种开采技术避免了废弃物给环境带来的危害和污染，在我国矿山开采工业中，越来越受到工厂或企业的重视。

（三）矿山开采中的连续开采技术

矿山连续开采是以间断-连续崩矿为基础，以连续出矿、运矿设备为主体的连续开采作业线[4]。随着地下矿山开采规模的逐渐加大，这个矿山开采带来了一些技术难题，而连续开采技术是解决这些难题的有效途径之一。我国在“七五”、“八五”、“九五”期间，在铜陵研究探索区域连续大量采矿工艺技术，提出以矿段为回采单元的连续大量采矿工艺模式，即“无间柱连续大量采矿”技术。[4]

五、结语

当今世界矿业技术发展的总趋势是以新技术、新工艺、新材料、新设备装备矿山，同时将自控技术、传感技术、计算机技术等应用于大型设备[5]。此外，建立完善的操作系统、熟练的作业团队，是提高生产效率的重要保障。

参考文献：

[1]卜必明.浅议国内采矿设备发展现状及趋势，工程建设.2009年第04期.

[2]屈建清.对露天采矿设备进行状态评价的探析、露天采矿技术.2007年第S1期.

篇13

在矿山安全生产形势稳定好转的同时，北京市对矿山的安全生产工作提出更高要求，2012年，北京市要全面推进 “安全健康・绿色和谐”(简称“安全和谐”)矿山建设工作，力争实现安全生产零死亡、职工零伤害、企业废弃物零排放、矿山与生态环境及社会环境和谐发展的目标。

深入调研 提出新思路

近几年，北京市安全生产监管局强力推动矿山专项整治和整顿关闭工作，累计关闭小煤矿445家，实现小煤矿总体退出；关闭小非煤矿山1 573家，保留33家安全生产水平较高的大中型的非煤矿山，使北京市矿山的本质安全水平得到提升。2011年，北京市非煤矿山未发生死亡事故，特别是煤矿的安全生产工作首次实现百万吨死亡率为零的目标。目前，北京市初步形成了以京煤集团所属的煤矿企业、金隅集团所属的石灰石矿山、首钢总公司和密云冶金矿山公司所属金属矿山的产业布局，为促进北京市的矿山安全生产奠定了坚实基础。

“然而，北京市的非煤矿山虽经过多年整治，安全生产水平有所提高，但仍存在石灰石露天矿山开采工艺不规范，机械装备比较落后，粉尘污染比较严重等突出问题，特别是金属矿山露天转地下开采，安全管理基础薄弱，需要有针对性地采取新的举措。”北京市安全生产监管局、北京市煤矿监察局副局长贾太保分析指出。

为实现北京市非煤矿山的长期安全发展，自2011年1月开始，北京市安全生产监管局会同北京市国土局、环保局等部门深入分析研究全市的非煤矿山现状和问题，并到其他省市调研考察学习，确定了建设“安全健康・绿色和谐”矿山的工作思路。并印发了《关于建设“安全・和谐”露天示范矿山有关工作的通知》，启动了金隅集团北京水泥厂凤山矿建设示范露天矿山工作。2011年12月，北京市安全生产监管局还专门召开非煤矿山专项整治暨建设“安全・和谐”示范矿山动员会，正式启动“安全・和谐”露天示范矿山建设工作。

在“安全・和谐”矿山建设过程中，北京市按照提高安全管理水平、提高安全技术水平、提高安全机械化生产水平、提高职业危害防治水平、提高环境保护水平等5个提高的要求，坚持典型引路，通过发挥金隅集团、首钢矿业公司、首云矿业公司的带头示范作用，全力推进 “安全・和谐”矿山建设工作。

示范企业 积极实践

金隅集团 “安全・和谐”矿山建设初有成效

作为“安全・和谐”矿山建设试点企业，金隅集团北京水泥厂有限责任公司(简称“北京水泥厂”)副总经理王化民介绍说，根据北京市安全生产监管局印发的《关于建设“安全・和谐”露天示范矿山有关工作的通知》的要求，北京水泥厂迅速制定了《“安全・和谐”露天示范矿山建设实施方案》，提出“六化四体系”的建设实施方案，投资4800多万元在凤山矿进行逐项落实。

王化民解释说，“六化”是指实现采矿生产工艺过程规范化、生产作业机械化、生产过程低尘化、生产管理数字化、矿山环境绿色化、生产过程无废化。“四体系”是指建立责任制规章制度体系、健全隐患排查体系、创新安全教育培训体系、完善应急救援体系。

目前，金隅集团凤山矿采场开采工艺规范，采用自上而下的水平分层台阶式开采；机械装备陆续更新，已将老旧电铲更新为液压铲装；矿山物联网建设项目已完成招标，将在采矿区、破碎加工、砂石料车、主要路段、胶带输送机等重点部位安装视频设备，对重要生产设备、重点生产岗位、采场重点部位进行实时监控，并实现数字统计自动化、通信联络与调度指挥系统化；为减少采场内道路扬尘，设计硬化上山道路4100m(目前已完成3100m)，并雇佣专业养护队，定期检查和清扫矿区运输道路。借助技术创新，仓放矿实现了人与尘源隔离的远程监控放料；潜孔钻的集中收尘改造，彻底摆脱粉尘向大气排放的局面。针对石渣厂破碎后的成品按不同规格露天堆放易扬尘的问题，凤山矿计划全面整治，采取棚化或建仓方式，将不同规格的成品全部存放在密闭舱内，进行放料；还准备对竖井放矿系统进行技术改进，实现自动化封闭式操作，从而彻底解决粉尘对职工的危害。同时，扩大石渣生产规模，加大废石处理力度，在实现废石“零排放”的基础上，消除山场上堆积多年的废石。对于矿区的生态恢复，凤山矿计划2012年6月底前完成植被恢复总量的90%。

首钢矿业公司 推进“四个提升工程”

首钢矿业公司隶属于首钢集团，位于河北省唐山市境内，是首钢主要的原料生产供应基地，共有大石河铁矿、水厂铁矿、杏山铁矿3个铁矿，其中，杏山铁矿为露天转地下开采矿山，2011年投入试生产。

首钢矿业公司非常重视对矿山安全生产保障能力的建设，副总经理徐景海列举了几年来公司对安全技术设备的改进。2011年，首钢矿业公司加大安全投入力度，组织在水厂铁矿尹庄尾矿库安装了在线监测系统，实现对“浸润线、坝移、库内水位、库区降雨量、排渗水量”的在线监测；按照北京矿冶研究总院提出的《首钢矿业公司水厂铁矿河西排土场稳定性研究及优化设计》，在河西排土场修筑了两座重力式挡土墙，并在220m水平以下，形成了130m平台，正在形成175m平台，符合排土场段高小于50m的标准要求，进一步降低排土场断面高度，降低安全风险。

徐景海介绍说，根据北京市建设“安全・和谐”矿山的总体要求，首钢矿业公司以“四个提升工程”为载体，推进首钢“安全・和谐”矿山建设。具体包括健全完善隐患排查治理体系，加大隐患排查整改和责任追究力度，以隐患排查为抓手，推动健全完善安全生产管理责任体系和制度体系，加速推进安全管理提升工程。

首钢矿业公司制订了装备更新计划，推广智能型、节能高效环保等先进适用的安全技术装备；探索杏山铁矿地下开采安全避险“六大系统”与生产实际相结合的创新管理和应用模式，加速推进安全技术装备提升工程。

首钢矿业公司还注重发挥专业救护队的作用，加强应急救援知识宣传培训，普及事故灾难预防、避险、报警、自救、互救知识，提高职工防范、救护能力；加强与地方联系协作，建立完善应急救援联动机制，汛期前组织与周边镇、乡、村进行联合演练，增强应急协作联动能力，加速推进应急救援提升工程。

此外，首钢矿业公司学习借鉴“白国周班组管理法”，教育和引导职工牢固树立“以人为本”“生命高于一切”的理念，注重发现、培养、总结、宣传安全生产先进典型，大力营造自我约束、遵章守制、精准操作的安全文化氛围，积极倡导培育“关注安全、关爱生命”的安全文化，加速推进安全文化提升工程。

重点环节 加强建设

北京市面临着非煤矿山由露天转地下开采逐渐增多的局面，2012年，密云县有两家矿山的地下开采正式投入生产，以后将逐渐增加到七八家地下开采矿山。地下开采与露天开采在安全生产环境上发生了本质变化，因此，贾太保指出，在“安全・和谐”矿山建设过程中，要转变观念，充分认识地下开采的复杂性、安全管理难度大和安全管理经验相对不足等问题，着力构建“生产系统完善、机械通风到位、顶板边帮可靠、机电性能达标、现场管理严格”的非煤地下矿山安全生产工作体系。

在具体操作中，贾太保提出了“五个加强”。

要加强通风系统建设。企业在按照相关规程和技术标准建设完善矿井开拓、运输、供电等安全生产系统的同时，应加强通风系统建设，切实加强机械通风，严防有害气体中毒和窒息事故的发生。

要加强井下矿压监测监控。应用物联网建立工作面顶板监测监控系统，采用先进的矿压监测监控设备和矿压预测预防新技术，加强对矿压的安全管理，严防各类矿压事故的发生。

要加强领导下井带班工作。认真落实《金属非金属地下矿山企业领导带班下井及监督检查暂行规定》，严格执行企业主要负责人和领导班子成员要轮流现场带班制度，确保有矿领导带班并与工人同时下井、同时升井，强化生产过程安全管理的领导责任。